Diferencia entre revisiones de «Patología de la edificación/Cimentaciones/Superficiales/Inspección y control»

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==INTRODUCCIÓN==
 
Las causas que originan problemas en la cimentación, como se ha visto en el apartado anterior, son muy variadas, por lo que una correcta inspección de un edificio debe proporcionarnos la suficiente información para poder justificar que las causas de las lesiones apreciadas proceden de problemas en la cimentación.
 
Un problema en la cimentación lleva consigo una serie de daños en el edificio: grietas, fisuras, desplomes, inclinaciones...los cuales deberemos estudiar como fase inicial de la inspección, así como recopilar la máxima información posible sobre el inmueble. Una vez conocidas con detalle las lesiones existentes y dispuestos los mecanismos para su medición y evolución en el tiempo, puede establecerse si las causas de las lesiones provienen de problemas en la cimentación. Para su comprobación deberá realizarse el reconocimiento de la cimentación y el estudio del suelo.
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A continuación se desarrollarán las técnicas y herramientas para llevar a cabo una correcta inspección, tanto en obra, en laboratorio como en oficina técnica.
 
== EN OBRA ==
 
=== RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN ===
 
:En las primeras fases del estudio se deberá obtener toda la información posible acerca del inmueble que sufra la patología:
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:* Las descripciones y testimonios de personas, usuarios o conocedores del edificio, que nos ayuden a estimar la fecha de aparición de los daños y si se encuentran en proceso evolutivo o estabilizado.
 
:* Conocer las modificaciones que haya sufrido el entorno inmediato del edificio ( excavaciones, recrecido o repavimentado de calles, introducción de redes de saneamiento, etc...), teniendo especial importancia las edificaciones que hayan estado adosadas a la que se quiere rehabilitar.
 
:* Investigar posibles modificaciones del nivel freático, como consecuencia de bombeo de pozos, supresión de actividades agrícolas, construcción de embalses, etc...
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=== INVENTARIO Y CONTROL DE DAÑOS ===
 
==== ''Medición de grietas y fisuras'' ====
 
:Las grietas y fisuras son las primeras manifestaciones de los asientos. Debemos realizar una inspección de la grieta describiendo tantas grietas como se encuentren y realizando fotos de las mismas para su estudio y consulta en la oficina técnica. Además será conveniente la representación de las mismas en planta o alzados definiendo los huecos de ventanas y puertas, ya que son las zonas más débiles y donde se acumulan las tensiones. Dentro de los métodos de control de las grietas más usuales podemos citar:
 
* '''Testigos de yeso'''
:Nos dan una idea de si las grietas o fisuras siguen sufriendo movimientos, pero sólo a nivel cualitativo. El método consiste en tapar con yeso una parte de la grieta por ambos lados, siendo las dimensiones aproximadas del testigo 12 x 6 x 0,6 cm. Es muy importante colocar el yeso sobre la “obra viva” (nunca sobre algún tipo de revestimiento, sea pintura, enlucido o revoco) y anotar en él la fecha en que ha sido colocado. De haberse producido la rotura del testigo se anotará la fecha en que se produjo la inspección y se procederá a colocar otro en su proximidad. De esta manera se podrá tener una idea sobre la velocidad con que se produce la deformación.
 
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* '''Testigos de vidrio'''
 
:Se utilizan cuando aparecen grietas en el exterior, sustituyendo a los testigos de yeso. Los testigos de vidrio consisten en un trozo de este material, de dimensiones aproximadas de 7×3×0'1cm, que se pega con adhesivo adecuado (resina) a los lados de la grieta. Son más sensibles a los movimientos que los testigos de yeso, lo que permite detectar movimientos a menos escala. Suelen dar más fallos que los testigos de yeso.
 
 
* '''Fisurómetros (manuales)'''
[[ImageArchivo:Fisurometro_copia.jpg|200px|right|thumb|Fisurómetro]]
:Son instrumentos que permiten medir tanto los movimientos padecidos por una fisura (fisurómetros de regleta), como el espesor de una fisura (cuentahílos).
 
:* ''Fisurómetro de regleta:'' Regla de plástico compuesta por dos piezas que se sujetan cada una de ellas a uno de los dos lados de la fisura y que lleva incorporada una escala graduada que permite llevar un seguimiento de su evolución, con una precisión de 0,5 mm.
:* '' Cuentahílos:'' Instrumento que permite medir el grueso de la fisura con una precisión que puede llegar a ser de 0,1 mm. Posee una o dos lentes de aumento y una escala graduada impresa en un cristal. La medición se lleva a cabo sobreponiendo el cuentahílos en la fisura.
 
: Para evaluar el comportamiento de la grieta en obra, si no se dispone de los elementos anteriores, se realiza un fisurómetro empotrando clavos a los dos lados de la fisura y midiendo la distancia entre los elementos con un calibre convencional.
::''Ventajas''
::Poco costoso
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* '''Comparadores mecánicos (flexímetros y defórmetros)'''
[[ImagenArchivo:Deformetro_copia.jpg|200px|right|thumb|Defórmetro]]
:Se utilizan para un control óptimo de las grietas. Consiste en una pieza metálica extensible que posee un comparador en la parte central que capta las variaciones de longitud. La medición se realiza instalando dos tetones fijados permanentemente a uno y otro lado de la grieta y colocando los extremos del defórmetro sobre ellos. Se obtiene información sobre el aumento o disminución de la distancia que los separa. Para realizar la medición de los elementos en un plano, es necesario tomar lecturas entre tres puntos que formen un triángulo sobrepuesto a la fisura.
 
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==== ''Medición de asientos'' ====
 
 
:* Las realizadas por un ''topógrafo'' experto, alcanzando una precisión de 0,5 mm.
[[ImageArchivo:Topografo.jpg|200px|thumb|right|Topógrafo]]
 
:Precauciones a adoptar:
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* ''Niveles de precisión''
:Para la estimación de los asientos diferenciales, de flechas de gran magnitud se emplean niveles ópticos convencionales provistos de un micrómetro que aumenta su precisión, llegando a apreciar 0,1 mm. El nivel debe utilizarse siempre desde unos puntos de referencia fijos.
 
[[ImagenArchivo:Micrometro_copia.jpg|200px|right|thumb|Micrómetro]]
 
:'''Los asientos del orden de 1mm por mes entrañan riesgos para cualquier edificación, mientras que los de 1mm por año no exigen una evaluación inmediata. La tolerancia de estas medidas es mayor en mamposterías que en fábricas de ladrillo.'''
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==== ''Medición de distorsiones de pórticos'' ====
 
:La medición se realiza mediante la instalación de pernos metálicos empotrados en la estructura, como bases para la medida con ''cinta extensiométrica'' obteniéndose una precisión de 1mm.
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:* '''Péndulo directo'''
:Para medir los movimientos horizontales absolutos de las estructuras verticales. En la parte superior de la estructura se cuelga el cable del péndulo, mientras que en la parte inferior una regleta mide las dos componentes de desplazamiento del cable.
[[ImagenArchivo:Pendulos_copia.jpg|200px|right|thumb|Péndulo]]
 
 
 
==== ''Control de giros y desplomes'' ====
 
 
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:Clinómetros para niveles
 
[[ImagenArchivo:Taquimetro_copia.jpg|200px|right|thumb|Taquímetro]]
 
 
 
==== ''Control de las condiciones ambientales'' ====
 
:Las condiciones ambientales influyen tanto en el comportamiento de deformación de la estructura como en algunos de los instrumentos de precisión anteriormente desarrollados, por ello se debe tener un control de: la temperatura, niveles de radiación, humedad relativa, dirección y velocidad del viento.
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=== INSPECCIÓN FUNCIONAL DE LA ESTRUCTURA ===
 
Tras haber realizado varias inspecciones, recopilado información del historial del edificio y el levantamiento del estado de las fisuras de la estructura; se peden realizar una serie de pruebas que podemos clasificar:
 
 
==== ''Pruebas no destructivas'' ====
 
:Conseguimos datos rápidamente y sin dañar el elemento de estudio:
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:* '''Búsqueda con radar'''
:Destinado al estudio de las características estructurales de las paredes. Esta técnica utiliza ondas electromagnéticas de alta frecuencia emitidas por una antena, las cuales vuelven reflejadas de la superficie de contacto entre materiales de diferentes constantes dieléctricas y son recibidas por una antena y transformadas en señales eléctricas. El resultado se puede imprimir.
 
 
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==== '' Pruebas destructivas'' ====
 
:Las pruebas no destructivas aunque son rápidas, no son suficientes para determinar los parámetros necesarios para la evaluación de las condiciones estáticas de una estructura, por lo que habrán de realizarse pruebas de carácter destructivo, es decir que requieren alguna intervención sobre la estructura de la cimentación.
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:* '''Técnica de los gatos planos'''
:Nos permite obtener parámetros de deformabilidad y de resistencia, mediante el análisis de los siguientes parámetros:
:- medida del estado de solicitaciones
:- determinación de las características de deformabilidad
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:Prueba menos fiable que la de los gatos planos pero permite comparar los módulos de elasticidad exterior e interior de un muro.
 
[[ImagenArchivo:Dilatometrica_copia.jpg|200px|right|thumb|Prueba Dilatométrica]]
 
 
 
=== INSPECCIÓN DEL SUBSUELO DEL EDIFICIO ===
 
==== ''Inspección de la red de albañales'' ====
 
:Teniendo en cuenta que una de las causas más frecuentes de aparición de asientos en edificios antiguos proviene de la incorporación de agua a suelos limosos al deteriorarse la instalación de evacuación de aguas residuales y lluvias, será necesaria la inspección de posibles fugas actuales o sucedidas con anterioridad, tanto en el edificio como en su entorno.
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==== ''Inspección de la cimentación'' ====
 
:Se realizarán pozos para poder inspeccionar la cimentación y conocer dimensiones, canto y estado de conservación. Según el material con el que se haya llevado a cabo la cimentación podremos usar unos métodos de inspección u otros.
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==== ''Inspección geotécnica del suelo de la cimentación'' ====
 
:Tras haber llegado a la conclusión de que el fallo no proviene de la propia cimentación, o que podría provenir además del suelo de cimentación, deberá realizarse una inspección del mismo.En principio la inspección ofrece pocas variantes respecto a la forma de hacerlo cuando estamos en la fase de proyecto.
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===== MÉTODOS DE INSPECCIÓN DEL TERRENO =====
 
 
:* '''Catas o pozos'''
:Excavaciones de formas diversas, que permiten una observación directa del terreno, así como la toma de muestras y eventualmente ensayos in situ, con una dimensión mínima de 75 cm. y una profundidad máxima recomendada de 10 m. La cata debe entibarse y protegerse contra la inundación.
:Al final se rellenan y apisonan por tongadas con el fin de devolver al terreno la compacidad inicial.
 
 
:* '''Sondeos'''
:Son perforaciones en el terreno con el fin de extraer muestras alteradas o inalteradas del mismo. El diámetro mínimo del tubo de sondeo suele ser de 75 mm. y las profundidades a alcanzar van de los 10 m. en los manuales a cientos de metros en los mecánicos.
:Los sondeos permiten:
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::'''Distribución de los sondeos:''' En lugar de distribuir los sondeos de manera uniforme sobre la superficie del solar, como ocurre en la fase de proyecto, los concentraremos en:
::* aquellos lugares donde apreciemos el máximo asiento de la construcción, determinando este punto gracias al trazado de las grietas.
::* realizando los sondeos mínimos para conocer las características geotécnicas del terreno.
::* si se intuyera que la causa puede ser exterior al edificio (como la realización de una cimentación o de una excavación en su proximidad), la prospección podrá realizarse en una zona amplia que no tiene por qué estar limitada por los muros del edificio lesionado.
 
 
:* '''Extracción de muestras inalteradas'''
:Se trata de obtener muestras representativas del terreno. Si podemos acceder directamente al terreno las muestras serán de unos 20-30 cm. de lado, si hay que realizarla por medio de sondeo lo más habitual es que el tubo de sondeo tenga un diámetro exterior de 79 mm. y el interior de 71 mm.
 
 
===== ENSAYOS IN SITU =====
 
:'''Ensayos destructivos'''
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::* ''Ensayo de penetración:'' ofrece la medida de la resistencia del terreno a la ruptura a compresión.
 
[[ImagenArchivo:Spt.jpg|200px|right|thumb|STP]]
 
:::''Ensayo SPT''
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::* ''Placa de carga:'' consiste en la colocación sobre el terreno de una placa que, sometida a diferentes cargas, permite conocer la resistencia superficial y las deformaciones del terreno. Ayuda a determinar el asiento producido por la aplicación de una carga progresivamente. Es un ensayo útil cuando es difícil la toma de muestras (terrenos granulares). Está normalizado.
 
[[ImagenArchivo:Placa_carga.jpg|200px|right|thumb|placa de Carga]]
 
::* ''Presiométrico:'' Requiere que haya un sondeo adjunto. Consiste en la dilatación a presión por gas de una célula cilíndrica contra las paredes de un sondeo, midiendo la deformación volumétrica correspondiente a cada presión hasta llegar eventualmente a la rotura del terreno. Se obtienen datos sobre el módulo elástico y la presión de ruptura del terreno.
 
::* '' Georadar:'' Se usa para la determinación de las irregularidades que puedan existir en el terreno (galerías, túneles..)
 
[[ImagenArchivo:Georadar.jpg|200px|right|thumb|Georadar]]
 
::* ''Métodos radiactivos:'' emisión de rayos y recepción de las ondas de retorno. Se utiliza para la determinación de la densidad de materiales compactos y para efectuar diagrafías.
 
== EN LABORATORIO ==
 
=== INSPECCIÓN DEL SUBSUELO DE UN EDIFICIO ===
 
 
==== '' Inspección de la cimentación'' ====
 
:Para realizar la inspección:
 
:* Obtención de probetas testigo para caracterizar el hormigón: la extracción y posterior ensayo a compresión de probetas testigo, es el sistema más seguro para determinar la resistencia a compresión del hormigón. Es un método destructivo y costoso. En el caso del hormigón de cimentaciones es muy probable que el tamaño del árido sea superior a 30mm, por lo que es necesario extraer testigos que tengan una dimensión mínima superior a 3 veces dicho tamaño del árido. En este ensayo mecánico, influyen una serie de parámetros:
::- Procedencia del testigo
::- Esbeltez del testigo, debe tener una relación altura/diámetro superior a 1 y lo más próxima posible a 2.
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: *Sobre el hormigón endurecido puede también estimarse el contenido de cemento. Para ello es necesario analizar una muestra con un masa mínima de 1 a 2 Kg., dependiendo del tamaño máximo del árido. El ensayo puede realizarse sobre los trozos de testigo previamente ensayados a compresión.
:* También se puede determinar la porosidad y densidad del hormigón.
 
:Debido a que el tema de inspección en hormigón, estructuras metálicas, madera,etc...se desarrollará en otros temas del curso, no vamos a profundizar más en los ensayos de estos materiales.
 
 
 
==== ''Inspección geotécnica de la cimentación'' ====
 
===== Ensayos de identificación =====
 
[[ImagenArchivo:Granulo.jpg|200px|right|thumb|Granulometría]]
 
:Existen dos clases de suelos los granulares ( gravas y arenas) y los cohesivos (arcillas y limos). Mediante curvas granulométricas podemos deducir la uniformidad de los granos y la capacidad de compactación de los suelos granulares.
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'''Ensayos mecánicos'''
 
:* ''' Hinchamiento de los suelos'''
 
::''Ensayo de hinchamiento Lambe:'' tiene por objeto predeterminar la peligrosidad de un suelo por hinchamiento o expansión. Es importante, ya que como se ha mencionado en el apartado de causas de patología de cimentaciones, una de ellas se produce por haber cimentado en terreno de arcillas expansivas.
 
 
:* '''Compresibilidad de los suelos'''
 
::Conocer la deformabilidad de un suelo, nos permitirá poder calcular los previsibles asientos. No todos los suelos se deforman igual, ya que las arcillas se caracterizan por su gran compresibilidad y capacidad de retener el agua frente a las arenas.
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::''El ensayo edométrico:''
::Consiste en colocar una muestra de terreno de diámetro de 45 a 90 mm. y una altura de 10 a 25 mm. de altura, dentro de un anillo indeformable, colocando encima y debajo de la muestra piedras porosas, que permiten la expulsión del agua. Si no permitiéramos la expulsión del agua, mediríamos la compresibilidad del agua y no la del suelo. El ensayo de laboratorio se realiza aplicando distintas cargas verticales y midiendo en cada “escalón de carga” la deformación producida. Para conseguir que la deformación se estabilice, entre escalones de carga deben transcurrir 24 horas, por lo que es un proceso lento. Pueden obtenerse curvas de consolidación, en función del tiempo de consolidación y la deformación producida.
::Una vez terminado el proceso de carga, se procede a descargar según los escalones, con lo cual obtenemos la capacidad de recuperación del terreno. Los resultados del proceso de carga y descarga se representan en la curva edométrica, la cual es distinta según el tipo de terreno.
[[ImagenArchivo:Edo.jpg|200px|right|thumb|Ensayo Edométrico]]
 
 
:* ''' Rotura de los suelos cohesivos'''
 
::''Carga rápida:'' Si aplicamos una carga rápida el agua no tiene tiempo de disiparse, y por tanto permitir que el suelo se deforme. A la carga aplicada se opone las fuerzas de contacto entre las partículas. En este caso tenemos una resistencia a la rotura que es la cohesión aparente sin drenaje.
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:::Al realizar los ensayos obtenemos unos valores de rotura que representamos en una gráfica, obteniendo la línea de resistencia intrínseca, y por tanto la línea de rotura.
 
[[ImagenArchivo:Corte_direst.jpg|200px|right|thumb|Corte Directo]]
 
 
::: '''Ensayo triaxial'''
:::El aparato que se usa es el que se adjunta en la imagen, y la altura de la muestra suele ser el doble del diámetro. Para suelos cohesivos y por tanto muestras inalteradas.
:::El aparato es un cilindro hermético dentro del cual se coloca la muestra protegida con una membrana d plástico muy deformable. Este cilindro se llena de agua y se transmite presión. Se ejerce una carga vertical y una horizontal (agua).
 
[[ImagenArchivo:Ensayo_triaxial.jpg|200px|right|thumb|Ensayo Triaxial]][[ImagenArchivo:Ensayo_triaxial1.jpg|200px|right|thumb|Ensayo Triaxial]]
 
:::Podemos realizar:
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:::Se deja la válvula abierta para que salga el agua de los poros de la muestra.
 
:::* ''Ensayo con consolidación y sin drenaje (CU)''
:::Con este ensayo obtenemos la presión del agua. Cuando la muestra consolida cerramos la válvula e incrementamos las presiones. Lo hacemos unas cuantas veces y tomamos nota de ello.
 
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:::'''Ensayo de compresión simple'''
:::En muestras inalteradas, por tanto para suelos cohesivos. Ponemos la muestra en un prensa sin acción lateral, aumentamos la presión vertical hasta la rotura y obtenemos la resistencia de compresión simple.
:::Muy blanda ------------ < 0,25
:::Blanda ------------------ 0,25 - 5
:::Media ------------------- 0,5 - 1
:::Firme ------------------- 1 - 2
:::Muy firme -------------- > 4
 
[[ImagenArchivo:Compresion_simpl.jpg|200px|right|thumb|Compresión Simple]]
 
 
==== ''Conclusiones'' ====
 
'''* Cimentación superficial'''
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:Las muestras inalteradas mostrarán a largo plazo las características geotécnicas del suelo ( cohesión, ángulo de rozamiento interno, módulo de deformación bajo las solicitaciones).
:Para poder realizar el cálculo de los asientos es imprescindible la realización del ensayo edométrico así como el tiempo de consolidación bajo la carga transmitida, ya que:
::- el suelo es reparable si ha alcanzado un 85 % de su consolidación total bajo la carga transmitida
::- Si el grado de consolidación es menor, debemos hallar:
:::el valor de la deformación que resta
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* '''Cimentación por pilotes'''
:Se deberá realizar una inspección para saber si la profundidad de los pilotes era la adecuada, comprobando:
::- La existencia de estratos blandos dentro del bulbo de presiones del pilote, por lo que tendríamos una falta de empotramiento.
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== EN OFICINA TÉCNICA ==
 
:Gracias a la realización de las técnicas e inspecciones descritas hasta ahora, se ha podido obtener gran información acerca de la patología observada. En la oficina técnica y en base a los datos obtenidos se realizan una serie de estudios que aportan información importante para poder realizar un correcto análisis de la patología.
 
 
=== APLICACIÓN DE LOS MODELOS FÍSICOS ===
 
:En un modelo físico se combinan las fuerzas, las solicitaciones, los módulos de elasticidad, los asentamientos, por lo tanto, habrá una escala de fuerzas, una escala de solicitaciones, etc...
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=== APLICACIÓN DE LOS MODELOS NUMÉRICOS ===
 
:Con el método numérico se pueden analizar diversas condiciones de carga ( peso propio, carga térmica, asentamientos diferenciales de la cimentación) y el comportamiento de las deformaciones que permiten comprender mejor los resultados proporcionados por las inspecciones desarrolladas en el apartado 2.1.
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=== ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DINÁMICO ===
 
:Los ensayos realizados en obra con métodos dinámicos permiten verificar el comportamiento estructural y la integridad del edificio pudiendo ser considerados ensayos de tipo no destructivo.
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:- Monjo, J.; Maldonado, L. (2002): MANUAL DE INSPECCIÓN TÉCNICA DE EDIFICIOS. Ed. Munilla Lería. Madrid, 2002; ISBN: 84-891504789150-47-8
 
:- Logeais, L. (1982): PATOLOFÍA DE LAS CIMENTACIONES. De. Gustavo Gili, S.A. ISBN: 84-252-1170-0
 
:- Faustino Merchán Gabaldón (1999): MANUAL PARA LA INSPECCIÓN TÉCNICA DE EDIFICIOS. Ed. Dossat 2000. ISBN: 84-95312-12-3
 
:- COAM (1991): CURSO DE PATOLOGÍA: CONSERVACIÓN Y RESTAURACIÓN. TOMO1. ISBN: 84-7740-041-5
 
:- Francisco Serrano Alcudia: PATOLOGÍA DE LAS CIMENTACIONES. EFECTOS DE LAS ARCILLAS EXPANSIVAS. CIMENTACIONES INADECUADAS. ISBN :84-86891-00-0
 
:- Hermann Blume (1986): FALLOS EN LOS EDIFICIOS. Manuales AJ. ISBN: 84-7214-359-7
 
:- Jerónimo Lozano Apolo/ Alfonso Lozano Martínez – Luengas: CURSO DISEÑO, CÁLCULO Y PATOLOGÍA DE LAS CIMENTACIONES. ISBN 84-920401-2-2
Línea 492 ⟶ 490:
:- ENCICLOPEDIA BROTO DE PATOLOGÍAS EN LA CONSTRUCCIÓN. PATOLOGÍA DE LOS ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS (III): CIMENTACIONES
 
:- Mañá F. (1978): PATOLOGÍA DE LAS CIMENTACIONES. Ed. Barcelona. ISBN: 84-7031-085-2
 
:- APUNTES DE MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES